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[入门教程] Arduino入门教程19--手势控制灯「DFR0100」

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本帖最后由 zoey不种土豆于 2024-11-21 20:14 编辑

想象一下，仅需在空中挥挥手，就可以轻松控制灯的开关。这不仅为日常生活增添了便利，还为智能家居技术带来了更高的互动性和趣味性。手势识别的技术有很多种，在这个项目中，我们将利用两个光敏电阻，通过检测手在不同位置的光遮挡情况，实现手势控制。

元件清单

硬件连接
按如下连线图连接。

图 1 手势控制灯连线图

示例代码
样例代码：

int ledPin = 13;       // 定义LED引脚为13  
int lightSensor1 = 0; // 定义左侧光传感器引脚为A0  
int lightSensor2 = 1; // 定义右侧光传感器引脚为A1  
  
int cali1 = 0;         // 左侧光传感器的校准变量  
int cali2 = 0;         // 右侧光传感器的校准变量  
  
bool isOn = false;     // LED状态控制变量  
  
void setup() {  
  Serial.begin(9600);       // 初始化串行通信  
    
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  // 将LED引脚设置为输出  
  
  // 校准光传感器：读取10次数据并平均作为环境光基线  
  for (int i = 0; i < 10; i++) {  
    cali1 += analogRead(lightSensor1);  
    cali2 += analogRead(lightSensor2);  
    delay(500);  
  }  
  cali1 = (cali1 / 10);  
  cali2 = (cali2 / 10);  
  
  Serial.print("环境光: ");  
  Serial.print(cali1);  
  Serial.print(" , ");  
  Serial.println(cali2);  
  
  // 通过LED闪烁两次来指示程序的开始  
  for (int i = 0; i < 2; i++) {  
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  
    delay(1000);  
    digitalWrite(ledPin, LOW);  
    delay(1000);  
  }  
  
  Serial.println("开始");  
}  
void loop() {  
  int sensorVal1 = analogRead(lightSensor1);  
// 读取左侧光传感器的值  
  int sensorVal2 = analogRead(lightSensor2);  
// 读取右侧光传感器的值  
  int threshold = 30;  // 设置手势检测阈值  
  Serial.print("L: ");  
  Serial.print(sensorVal1);  
  Serial.print("   R: ");  
  Serial.println(sensorVal2);  
  // 根据传感器值确定手势方向并控制LED  
  if ((sensorVal1 > (cali1 + threshold)) && !(sensorVal2 > (cali2 + threshold))) {  
    isOn = true;  
  }  
  if (!(sensorVal1 > (cali1 + threshold)) && (sensorVal2 > (cali2 + threshold))) {  
    isOn = false;  
  }  
  if (isOn) {  
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  // 打开LED  
    Serial.println("打开");  
  } else {  
    digitalWrite(ledPin, LOW);   // 关闭LED  
    Serial.println("关闭");  
  }  
  delay(100);  // 延迟100毫秒以避免频繁读取  
}
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请将装置放置在光线稳定且无阴影遮挡的环境中。上传程序后，将自动进行5秒钟的校准，检测当前光线值。校准完成后，LED会闪烁两次，指示程序启动。向左挥手可打开灯光，向右挥手可关闭灯光。如果效果不理想，可以参考串口打印的读数，调整阈值设置。

代码回顾
在程序开始时，定义LED和两个光敏电阻的引脚。然后，创建两个名为cali的变量来记录光敏电阻的初始读数。

int cali1 = 0;
int cali2 = 0;
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接下来，我们介绍一种新的变量类型，bool，它代表布尔变量。它只有两个可能的值：true（真）和false（假），通常用于表示条件的真实性或开关的状态。在这里，我们定义一个名为isOn的布尔变量来记录LED当前的开/关状态。

bool isOn = false;
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光敏电阻的读数会根据其位置和一天中的时间而变化。因此，在程序的设置阶段，我们需要执行自动校准以获得传感器的基线读数。

 for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cali1 += analogRead(lightSensor1);
    cali2 += analogRead(lightSensor2);
    delay(500);
  }
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在For循环中，光敏电阻的模拟值被读取了10次，每次读取之间间隔500毫秒，并将结果累加到变量cali1和cali2中。

具体来说，这个循环的目的是为了对光敏电阻进行校准，以获取在特定环境下（即程序开始时）它们的基础读数。通过多次读取并取平均值，可以减少因单次读数误差或环境光线的短暂变化而导致的误差。

之后，将累加得到的总读数除以10，即可得到两个光敏电阻的校准值（即基线读数），这些值将用于后续的比较和判断，以确定LED的开/关状态。

cali1 = (cali1 / 10);
cali2 = (cali2 / 10);
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循环结束后，计算左侧和右侧光敏电阻的平均值。这些平均值将作为后续光线比较和决策的校准基线值。

一旦完成校准，将平均值打印到串行监视器上，并闪烁LED两次以指示程序的开始。

在loop函数中，我们将比较光线的值并控制LED的开关。

首先，设置两个变量来记录光敏电阻的实时读数。

int sensorVal1 = analogRead(lightSensor1);  
int sensorVal2 = analogRead(lightSensor2);
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从之前关于光敏电阻的课程中，我们了解到较高的读数对应于较暗的光线条件。当手势发生时，投射到光敏电阻不同部分的阴影会导致其读数上升。因此，我们可以通过监控两侧光敏电阻读数的变化来区分左右挥手的手势。调整阈值变量可以让我们改进这个检测过程的灵敏度。

int threshold = 30;
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当左侧光敏电阻的读数超过其基线值加上阈值时，表示左侧有遮挡物。

if (sensorVal1 > (cali1 + threshold))
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然而，仅依赖左侧读数是不够的；它需要与右侧光敏电阻的读数相结合来进行准确评估。

当左侧被遮挡而右侧没有时，它表示一个从右向左挥动的手势。

if ((sensorVal1 > (cali1 + threshold)) && !(sensorVal2 > (cali2 + threshold)))
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在这行代码中，! 作为逻辑非运算符，用于反转内部表达式的值。&& 作为逻辑与运算符，检查两个表达式是否同时为真。如果条件满足，isOn 被设置为 true，从而打开 LED。否则，isOn 被设置为 false。

isOn = true;
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最后，我们使用 isOn 的当前值来决定是否打开或关闭 LED。在这里，if (isOn) 是 if (isOn == true) 的简写形式。

if (isOn) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  
    Serial.println("Turn On");
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);  
    Serial.println("Turn Off");
  }
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示例代码